В настоящее время в авиационной технике это, прежде всего: самолеты вертолеты, беспилотники и крылатые ракеты, широко применяют газотурбинные двигатели.
Их основной недостаток цена и высокие эксплуатационные затраты на обслуживание и ремонт (фактически замену узлов).
Чтобы газотурбинный двигатель имел высокий КПД, начальная температура газа перед турбиной должна быть выше 550 градусов Цельсия. Поэтому для их изготовления требуются дорогостоящие жаростойкие материалы, а при эксплуатации примененяются специальные системы охлаждения наиболее высокотемпературных частей.
В последнее время в качестве альтернативы газотурбинным двигателям рассматривают вращающиеся детонационные двигатели.
Вращающийся детонационный двигатель (RDE), механически простое устройство, не имеющее движущихся частей, что делает их менее сложными, чем газотурбинные двигатели, и, потенциально, более дешевыми и простыми в производстве.
В них предусмотрена закольцованная камера сгорания, расположенная между двумя цилиндрами, находящимися один внутри другого. В этой камере генерируется тяга посредством ударной волны, удерживающейся в бесконечной петле:
Через форсунки в камеру подаются газообразное топливо и окислитель, затем они поджигаются. Происходит первая детонация, в результате которой испускается сверхзвуковая ударная волна, которая проходит по закольцованной камере сгорания.
Эти волна последовательно перемещается по кольцевому каналу (вращается) и уплотняют смесь горючего с окислителем, которая детонирует. Эффективность преобразования химической энергии в кинетическую при «сверхзвуке» получается значительно выше.
Сделав один оборот и вернувшись к форсункам, она поджигает следующую партию топлива и окислителя: взрыв создает еще одну сверхзвуковую волну, потом еще и еще. В результате серии взрывов появляется тяга.
Идея вращающихся детонационных двигателей выдвинута в 1940 г. советским физиком Я.Б. Зельдовичем. Работы в СССР велись в 1950-е. Основная проблема работоспособности двигателя, как это известно в настоящее время, в алгоритме подачи топлива.
На сегодня разработаны только их экспериментальные модели. Созданием этих установок занимаются Австралия, Китай, США, Россия и Япония.
В РФ испытали прототип в 2016 (по другим сведеньям в 2018г.).
Американцы испытали свой прототип в 2020 г.
Японцы свой демонстрационный образец испытали в августе 2021г.
https://www.isas.jaxa.jp/topics/002693.html
19 августа 2021 г.
Успешный космический демонстрационный эксперимент детонационного двигателя для освоения дальнего космоса с использованием ракеты-зонда С-520-31
Запуск состоялся 27 июля с помощью метеорологической ракеты S-520 (N31), способной по баллистической траектории подниматься до самых верхних слоев атмосферы. Восьмиметровый носитель стартовал с космодрома Утиноура на крайнем юге Японии. Через четыре минуты он достиг высоты 235 километров, а еще через четыре упал в море, где его подобрали специалисты, забрав капсулу с записанными результатами космических испытаний.
Гуглперевод:"После отделения двигателя первой ступени вращающийся детонационный двигатель (работавший в течение 6 секунд, тяга 500 Н) и импульсный детонационный двигатель (работавший в течение 2 секунд х 3 раза) нормально работали в космосе, а изображения, давление, температура, вибрация и местоположение, передавались по телеметрии. Помимо сбора данных с использованием традиционной телеметрии, мы попытались получить большие объемы экспериментальных данных (высококачественное видео, изображения и т. д.), ведя запись в накопитель."
Австралийцы свой демонстрационный образец испытали в феврале 2021г.
https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2021/feb/engine-test
Вращающийся детонационный двигатель был разработан инженерами Университета RMIT и разрабатывается консорциумом, возглавляемым DefendTex, с исследователями из RMIT, Университета Сиднея и Университета Бундесвера в Германии.
Несмотря на все трудности, разработка вращающихся детонационных двигателей с переменным успехом идет по всему свету. Потенциально эта технология может сразу обеспечить прирост эффективности использования топлива на 20-25%. Учитывая, что в настоящий момент инженеры в авиадвигателестроении борются за единицы процентов повышения эффективности, такие перспективы способны вскружить голову.
Сегодня на ресурсе опубликовали, что и Китай имеет свой образец двигателя.
https://aftershock.news/?q=comment/15905534#comment-15905534
Комментарии
50 кг и две ступени, космос...
Сейчас все работы по ДД засекречены.
А гадать можно и на картах
... имеются существенные недостатки и затруднения. Так, для освоения нового направления приходится проводить различные достаточно сложные исследования и опыты на стыке разных наук и дисциплин. Специфический принцип работы предъявляет особые требования к конструкции двигателя и ее материалам. Ценой высокой тяги оказываются повышенные нагрузки, способные повредить или разрушить конструкцию двигателя.
Сложной задачей является обеспечение высокой скорости подачи топлива и окислителя, соответствующей необходимой частоте детонаций, а также выполнение продувки перед подачей топлива. Кроме того, отдельной инженерной проблемой является запуск ударной волны при каждом цикле работы.
Как это запускать ударную волну? Она не сама образуется при детонации?
Указанные трудности свойственны всем нагруженным изделиям. Просто ракетный двигатель тоже на стыке и прочая...
Есть разные схемы детонационных двигателей. Есть ротационный, как здесь, есть и импульсный. Продувка - проблема в обеих схемах, впрочем. В импульсном есть ещё и проблема устойчивого пуска детонационной волны.
Примерно вот так:
А вот так оно выглядит на практике (на 53-й секунде хороши видно две бегущие детонационные волны):
https://youtube.com/shorts/WvBpuJ0fa98?si=mrgqSLzlTslLCNHc
Вибрации там, конечно, впечатляющие:
Ну а что вы хотели?
Детонация есть взрыв)
В дальний космос на химической тяге это как в кругосветку на галере
Как замена газотурбине... посмотрим пока еще сыро и секретно
Полный сумбур. Сначала автор рассуждает о неэффективности газотурбинных двигателей, причём упоминает о вертолётных. Затем пишет, что в камеру детонационного двигателя подаётся через форсунку (одну?) топливо и окислитель и получает в результате истечения большую тягу. Значит это разновидность ЖРД. Зачем упоминать и сравнивать его с ГТД на самолёте и тем более на вертолёте. Глупость же: у ЖРД высокая скорость истечения, следовательно низкий полётный КПД при применении его на самолёте и неприемлемо большой шум; в вертолётном двигателе нужна мощность на валу, а не реактивная струя. Насчёт простоты конструкции. А подавать топливо и окислитель в камеру сгорания будут пердячим паром, или все-таки с помощью ТНА, который по сути тот-же ГТД. И потом, хотелось бы наконец получить внятных объяснений у любителей детонационного двигателя про основополагающий критерий из теории тепловых машин: у детонационного двигателя цикл с подводом тепла при постоянном давлении или при постоянном объеме.
Сами поняли что спросили? Вас существование ДВС никак не смущает?
Вы сами то поняли, что вас не смущает? В ДВС существует три цикла: у бензинового подвод тепла при постоянном объеме, у дизеля - при постоянном давлении, у форкамерного двигателя - смешанное сгорание. Если вас ничего не смущает, вот и сообщите обществу - так какой всё-таки цикл, из перечисленных трёх, у так называемого детанационного двигателя?
Пойду покурю чего покрепче ))) Или гранёный стакан разом бахнуть?
У форкамерного - смешанное сгорание и? подвод тепла при?
У бензинки говорите тепло подводится? При постоянном объёме???
Просветите, какое тепло подводится в дизель при постоянном давлении?
А может тепло отводится ))) Может вы, батенька, тепло с рабочим телом попутали???
Мало ли без очков вдруг ))) А тепло это так, побочный продукт ))) А вдруг )))
Вы про двигатель говорите или про получение рабочего тела )))
Да вы, батенка, ни разу в жизни не держали в руках учебника по теплотехнике, раз не знаете, что циклы классифицируются по процессу именно подвода тепла. Форкамерные двигатели называют двигателями со смешанным сгоранием, потому что процесс подвода тепла сначала идёт по изохоре, а потом по изобаре.
Жду ответа про цикл детанационного двигателя. Хотя о чем это я. После фразы:
можно сделать однозначный вывод, как уже говорил выше, вы понятия не имеете о циклах тепловых машин.
Да у вас случай клинический, уж если вы теплотехнику над инженерией поставили, а не как метод решения последствий инженерных задач )))
Ну коли вы холодильник и циклы его работы с циклами ДВС уравняли ... если коровы стали летать, то мне на этой планете делать нечего )))
Предлагаю крутить ДВС компрессором кондиционера, благо сейчас в каждой жоповозке есть ))) И бензина не надо!
Кстатити, если из паровоза вынуть котёл и заменить балоном с сжатым газом он останется "тепловой машиной" в вашем понимании?)))
В исходной заметке сравнивают разные двигатели по эффективности, фактически по КПД. Всё перечисленные двигатели, это тепловые машины. Любое сравнение тепловых машин начинают со сравнения термического КПД, который вытекает из анализа цикла. тепловой машины. Наберите уж наконец запрос: "Цикл тепловой машины с подводом тепла при постоянном давлении (объеме)" и для образования "Цикл Карно". Надеюсь после изучения материала, вы поймете, что поршневая машина на сжатом газе, это тоже тепловая машина, но только с другим термическим КПД по сравнению с паровозом.
Никак не смущает, что двигатель это о подводе энергии и получаемом тяговом усилии, а тепловая машина это о потерях при передаче тепла, а тяговое усилие вообще побочный продукт? О цикле Карно в деталях уже не помню когда узнал, наверно в классе 5-6 из книжек Перельманов "Занимательная физика". Вы, так понимаю, ограничились википедией и ей подобным выжимкам смысла.
Сравнивать их КПД это две песни о разном, причем о совсем разном. Двигатель в аспектах можно рассматривать как тепловую машину, а тепловые машины расматривать как двигатель с целью утилизации бесполезных потерь тепла, но это совсем-совсем разные веши ))).
Ну вы, БЛИН, даёте )))
Любой механизм, при работе которого происходит изменение тепловой энергии рабочего тела - это тепловая машина, работающая или по теплосиловому или по холодильному циклу.
Цикл Карно - это основа науки термодинамики, с анализа этого цикла и двух теорем Карно, собственно и началась эта наука. Фактически, это то же самое, если бы вы говорили о классической механике: " О трёх законах Ньютона в деталях не помню, но в динамике разбираюсь". Вывод вы полный дилетант, причём который бравирует свой безграмотностью, который пишет такой бред:
Или задающий инфантильные вопросы, человека не прочитавшего ни одной книги по термодинамике:
Ответом на которые может быть только один - возмите наконец книжку и прочитайте.
Любое заблуждение конечно, но у вас чисто по Энштейну, бесконечный случай. Но не вселенная )))
Жуть какая переводная
Ну что подъём на 235км за 4 минуты как-то натянуть можно, но что он оттуда за 4 минуты упал ...
Любой механизм, преобразующий тепловую энергию в механическую (теплосиловые циклы) или переносящие тепло от одного источника тепла к другому с использованием механической энергии (холодильные циклы), относится к общему классу машин - тепловым, так как и там и там происходит изменение тепловой энергии.
Говорить про цикл Карно "в деталях уже не помню", то есть про основу основ науки термодинамики - это высказывание абсолютного дилетанта и причём бравирующим своей безграмотностью.